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塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 中期檢查記錄表 2016 年 4 月 18 日 學(xué)生姓名 趙珠 班級 農(nóng)機(jī) 16 2 班 課題名稱 臥式雙螺旋混合機(jī)的設(shè)計(jì) 課題完成進(jìn)度 學(xué)生自述 1 三維圖已經(jīng)基本完成 2 二維圖用 solidworks 軟件導(dǎo)出尚未開始修改 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書已經(jīng)開始 已將部分裝置的設(shè)計(jì)寫出 存在的問題及整改措施 學(xué)生自述 1 三維圖中傳動系統(tǒng)處的帶輪傳動沒有畫出 后期需要將其補(bǔ)充完整 2 由于二維圖是用三維軟件導(dǎo)出 存在一定的問題 后期需要進(jìn)行仔細(xì) 的修改 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書不全 缺少計(jì)算和參考文獻(xiàn) 后期需要繼續(xù)完成 指導(dǎo)教師意見 課題進(jìn)展情況 優(yōu)缺點(diǎn) 整改措施等 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 學(xué)院意見 負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 任務(wù)書 學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 班級 農(nóng)機(jī) 16 2 學(xué)生姓名 趙珠 學(xué)號 8031212215 課題名稱 臥式雙螺帶混合機(jī) 起止時(shí)間 年 月 日 年 月 日 共 14 周 指導(dǎo)教師 蘭海鵬 職稱 課題內(nèi)容 本課題在國內(nèi)外混合機(jī)的研究與發(fā)展的基礎(chǔ)上 設(shè)計(jì)了一種新的帶 有攪拌和振動排料功能的臥式混合機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案以進(jìn)行用于食品工業(yè)的 面粉攪拌操作 對臥式混合機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 基本尺寸進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì) 并 利用 SOLIDWORKS 對混合機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模和運(yùn)動仿真 以便更直觀地展 現(xiàn)設(shè)計(jì)思想和進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析 然后 對設(shè)計(jì)零件進(jìn)行了分析校核 保證混 合機(jī)的可靠運(yùn)行 擬定工作進(jìn)度 以周為單位 第 1 周 第 2 周 通過查找文獻(xiàn)資料 了解混合機(jī)的國內(nèi)外現(xiàn)狀 第 2 周 第 5 周 設(shè)計(jì)臥式雙螺帶混合機(jī)的總體方案 第 6 周 第 9 周 對臥式雙螺帶混合機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì) 第 10 周 第 12 周 撰寫設(shè)計(jì)說明書 對部分問題修改 調(diào)整 第 13 周 第 14 周 整理資料準(zhǔn)備答辯 主要參考文獻(xiàn) 任務(wù)下達(dá)人 簽字 年 月 日 任務(wù)接受人意見 任務(wù)接受人簽名 年 月 日 注 1 此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫 任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師 2 此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開始前一周下達(dá)給學(xué)生本人 3 此任務(wù)書一式三份 一份留學(xué)院存檔 一份學(xué)生本人留存 一份指導(dǎo)教師留存 臥式雙螺帶混合機(jī)的中期匯報(bào)機(jī)械電氣化工程學(xué)院班 級：農(nóng)機(jī)16-2班 姓 名：趙珠 學(xué) 號：8031212215010203課題研究的目的和意義 國內(nèi)外現(xiàn)狀及分析 任務(wù)要求及預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 本課題需重點(diǎn)研究的問題及解決思路工作條件及解決方法完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃匯報(bào)綱要0405061、課題研究的目的和意義n本課題在國內(nèi)外混合機(jī)的研究與發(fā)展的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新的帶有攪拌和振動排料功能的臥式混合機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案以進(jìn)行用于食品工業(yè)的面粉攪拌操作。該臥式混合機(jī)具有兩條傳動系統(tǒng)，第一條主傳動系統(tǒng)采用V帶和齒輪傳動實(shí)現(xiàn)攪拌操作，第二條傳動系統(tǒng)采用多楔帶和凸輪組合傳動實(shí)現(xiàn)攪拌箱體的振動運(yùn)動。2、國內(nèi)外現(xiàn)狀及分析n國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及分析：大量應(yīng)用于化工、石化、輕工、醫(yī)藥、食品、采礦、造紙、農(nóng)藥、涂料、冶金、廢水處理等行業(yè)中。近年來，攪拌與混合技術(shù)發(fā)展很快、攪拌與混合設(shè)備正向著大型化、標(biāo)準(zhǔn)化、高效節(jié)能化、機(jī)電一體化、智能化和特殊化方向發(fā)展。n國外發(fā)展現(xiàn)狀及分析：瑞典NA型磁力攪拌反應(yīng)釜,混合機(jī)安裝在反應(yīng)釜底部,混合機(jī)與釜底齊平,易于拆卸,可靠、耐用和便于維修。磁力混合機(jī)的缺點(diǎn)是對于一些粘稠液體或有大量固體參加或生成的反應(yīng)尚不能順利使用,此時(shí)必須使用機(jī)械混合機(jī)作為驅(qū)動能源。3、任務(wù)要求及預(yù)期目標(biāo)的可行性分析n任務(wù)要求：n （1）總體方案設(shè)計(jì)n （2）臥式混合機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)n （3）零件安全性校核n （4）三維建模及運(yùn)動仿真n 預(yù)期目標(biāo)的可行性分析：4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決思路。n重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題：1、臥式混合機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案n 2、傳動方式確定：（1）攪拌機(jī)形式選擇n （2）傳動方案確定 n （3）擺動機(jī)構(gòu)確定n 3、基本尺寸的確定n 4、混合機(jī)性能指標(biāo)的設(shè)定n解決思路：查找相關(guān)資料進(jìn)行方案的確定，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的構(gòu)想和可行性分析，最后做出總體設(shè)計(jì)。5、工作條件及解決方法n （1）萬方數(shù)據(jù)庫和圖書館查閱相關(guān)資料，了解臥式混合機(jī)及混合機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。n（2）從了解的信息中確定設(shè)計(jì)方案。n（3）查閱相關(guān)資料，了解混合機(jī)構(gòu)，以確定方案中所需的混合機(jī)構(gòu)。n （4）遇到關(guān)鍵性的問題向老師請教n（5）畫出裝配圖。利用AutoCAD軟件繪制二維裝配圖和零件圖。n（6）參考資料中的計(jì)算方法及公式等進(jìn)行計(jì)算校核。6、完成本課題的工作方案及工作進(jìn)度n工作方案：n （1）查找資料，了解該機(jī)器的原理和工作條件等，初步設(shè)計(jì)該機(jī)器。n （2）用三維軟件繪制所有零部件，根據(jù)資料得到合適的各零件尺寸。n （3）組裝裝配圖并生成三維立體模型，觀察效果并加以改進(jìn)。n擬定工作進(jìn)度：n 第1周第2周 通過查找文獻(xiàn)資料，了解國內(nèi)外現(xiàn)狀。第2周第5周 設(shè)計(jì)總體方案。第6周第9周 結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。第10周第12周 撰寫設(shè)計(jì)說明書，對部分問題修改、調(diào)整。第13周第14周 整理資料準(zhǔn)備答辯。臥式雙螺旋混合機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 趙珠 學(xué) 號 8031212215 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化 班 級 16 2 指導(dǎo)老師 蘭海鵬 日 期 2016 05 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 前 言 攪拌設(shè)備使用歷史悠久 大量應(yīng)用于化工 石化 輕工 醫(yī)藥 食品 采礦 冶金等行業(yè)中 攪拌設(shè)備可以從各種不同角度進(jìn)行分類 如按照攪拌裝置的安裝形式簡單的可分為立式和臥式 其中臥式是指攪拌容器軸線與混合機(jī)回轉(zhuǎn)軸線都處于水平位置 本課題在國內(nèi)外混合機(jī)的研究與發(fā)展的基礎(chǔ)上 設(shè)計(jì)了一種新的帶有攪拌功能的臥式混合機(jī) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 以用于食品工業(yè)的面粉攪拌操作 該臥式混合機(jī)具有的傳動系統(tǒng) 采用 V 帶和齒 輪傳動實(shí)現(xiàn)攪拌任務(wù) 本文對臥式混合機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 基本尺寸進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì) 并利用 SOLIDWORKS 對混合機(jī)結(jié)構(gòu) 進(jìn)行三維建模 以便更直觀地展現(xiàn)設(shè)計(jì)思想和進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析 并對設(shè)計(jì)零件進(jìn)行了分析校核 保 證混合機(jī)的可靠運(yùn)行 關(guān)鍵詞 臥式 混合機(jī) 混合 食品工業(yè) 目 錄 1 緒論 1 1 1 課題研究意義 1 1 2 混合機(jī)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 1 3 臥式混合機(jī)發(fā)展趨勢 3 1 4 論文主要完成的工作 3 2 臥式混合機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 4 2 1 臥式混合機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案 4 2 2 混合機(jī)性能指標(biāo)的設(shè)定 5 3 臥式混合機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 3 1 驅(qū)動元件的選擇與計(jì)算 6 3 2 傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 3 3 攪拌部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 4 安全性計(jì)算與校核 13 4 1 軸承的校核 13 4 2 軸的校核 14 總 結(jié) 15 致 謝 16 參考文獻(xiàn) 17 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1 1 課題研究意義 理論上把任何狀態(tài) 固態(tài) 液態(tài) 氣態(tài)和半液態(tài) 下物料均勻摻和在一起的操作稱為混合 但習(xí)慣上常把固態(tài)物料之間摻和或者固態(tài)物料加濕的操作稱為混合 而把固態(tài) 液態(tài)或氣態(tài)物料 與液態(tài)物料混合的操作稱為攪拌 1 攪拌與混合操作是應(yīng)用最廣的過程操作之一 大量應(yīng)用于化工 石化 輕工 醫(yī)藥 食品 采礦 造紙 農(nóng)藥 涂料 冶金 廢水處理等行業(yè)中 近年來 攪拌與混合技術(shù)發(fā)展很快 攪拌 與混合設(shè)備向著大型化 標(biāo)準(zhǔn)化 高效節(jié)能化 機(jī)電一體化 智能化和特殊化方向發(fā)展 在這種 形式下 技術(shù)人員如何借鑒已有經(jīng)驗(yàn) 掌握新的變化情況 正確設(shè)計(jì)與選用不同工藝條件下操作 的攪拌與混合設(shè)備 使其滿足安全 可靠 高效和節(jié)能的要求 就變得十分重要了 攪拌混合設(shè)備是各種工業(yè)反應(yīng)不可或缺的重要機(jī)械 然而 由于攪拌目的多樣性和混合反應(yīng) 的復(fù)雜性 當(dāng)前 攪拌混合技術(shù)還存在著一些問題 例如攪拌效率低 功耗大 鑄造成本高 在 自動化選型和設(shè)計(jì)問題上 長期以來一直依靠專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知識人工完成 智能化水平不高 設(shè) 計(jì)周期較長 資金和人力物力消耗巨大等 因此研制新型攪拌裝置和采用先進(jìn)流場測量技術(shù)一直 是攪拌過程所研究的主要課題 1 2 混合機(jī)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 在食品工業(yè)中 混合是指兩種或兩種以上不同物料互相混合 成分濃度達(dá)到一定程度均勻性 的單元操作 2 混合機(jī)應(yīng)用于谷物混合 粉料混合 面粉中加輔料與添加劑 干制食品中加添加 劑與調(diào)味粉及速溶飲品的制造等操作中 目的是使兩種或兩種以上的粉料顆粒通過流動作用 成 為組分濃度均勻的混合物 近年來 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)理論的完善進(jìn)一步成熟 混合機(jī)的設(shè)計(jì)和制造獲得了飛 速發(fā)展 但是 它也面臨著必需滿足合理利用資源 節(jié)能降耗和對環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)峻挑戰(zhàn) 混 合機(jī)在服從裝置規(guī)模經(jīng)濟(jì)化和品種多樣化的同時(shí) 正日趨大型化 基于節(jié)能要求 開發(fā)出變頻調(diào) 速電機(jī) 小剪切阻力槳葉 以新型密封代替機(jī)械密封和填料密封 以磁力驅(qū)動代替機(jī)械驅(qū)動 基 于降低產(chǎn)品總體成本 減少維修保養(yǎng)成本和提高設(shè)備品均維修間隔時(shí)間的要求 大大提高設(shè)備運(yùn) 行壽命 基于滿足衛(wèi)生和降低清洗和殺菌成本的要求 實(shí)現(xiàn) CIP 就地清洗 和 SIP 就地殺菌 提高自動化水平 避免人與產(chǎn)品接觸 減少人工操作和待機(jī)時(shí)間 大大提高產(chǎn)品衛(wèi)生水平 這些 都是現(xiàn)代新型攪拌裝置的研究方向 其中有許多方面已經(jīng)取得豐碩成果 有些方面還在進(jìn)一步研 究當(dāng)中 3 傳統(tǒng)的混合機(jī)密封裝置基本有四種 填料密封 機(jī)械密封 液壓密封和唇狀密封 前兩種密 封同泵的密封類似 液壓密封最簡單 在混合機(jī)中用得最少 唇狀密封只適用于低壓 防塵 防 蒸汽的密封 這種密封 結(jié)構(gòu)也很少采用 最常用的密封是前兩種 其中機(jī)械密封成本較高 但 泄漏率低 維修頻度是填料密封的二分之一到四分之一 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 磁力驅(qū)動混合機(jī)的特點(diǎn)是以靜密封結(jié)構(gòu)取代動密封 混合機(jī)與電極傳動之間采用磁力偶合器 聯(lián)結(jié) 不存在接觸傳遞力矩 能徹底解決機(jī)械密封與填料密封的泄漏問題 在國內(nèi)威海自控反應(yīng) 釜公司 開原化工機(jī)械磁力反應(yīng)釜廠 溫州中偉的磁密封設(shè)備廠等均生產(chǎn)磁力混合機(jī) 國外的瑞 典 NA 型磁力攪拌反應(yīng)釜 混合機(jī)安裝在反應(yīng)釜底部 混合機(jī)與釜底齊平 易于拆卸 可靠 耐用 和便于維修 磁力混合機(jī)的缺點(diǎn)是對于一些粘稠液體或有大量固體參加或生成的反應(yīng)尚不能順利 使用 此時(shí)必須使用機(jī)械混合機(jī)作為驅(qū)動能源 在新型攪拌槳葉的開發(fā)方面 很多公司都在積極開發(fā)具有適合于高黏度物料的槳葉的混合機(jī) 其中美國 ROSS 公司開發(fā)的新型雙行星式混合機(jī)是其中之一 同傳統(tǒng)的矩形長條形行星槳葉 見圖 1 1 a 不同 新型的高黏度攪拌槳葉 見圖 1 1 b 有一個(gè)精確的空間角度 使槳葉的轉(zhuǎn)動軌跡不 但有力地推動高黏度物料向前運(yùn)動 而且推動它向下運(yùn)動 不產(chǎn)生爬升 而且比傳統(tǒng)的行星式垂 直槳葉的阻力要小得多 傳統(tǒng)的行星式垂直槳葉有兩組 每組兩片垂直的扁長槳葉 當(dāng)這兩片槳 葉在容器里面轉(zhuǎn)動時(shí) 產(chǎn)生極大剪切阻力 功耗大增 電流猛升 這個(gè)問題一直是傳統(tǒng)行星式垂 直槳葉的要害所在 a 傳統(tǒng)的行星式槳葉 b 新型 HV 槳葉 圖 1 1 新舊攪拌槳葉對比 新型 HV 槳葉由于是螺旋式設(shè)計(jì) 兩組 HV 槳葉在交替轉(zhuǎn)過一個(gè)截面時(shí)幾乎是連續(xù)地在切斷物 料 負(fù)荷是連續(xù)地處于平衡狀態(tài) 從而消滅了電流的浪涌跡象 德國 INOTECH 公司采用錐形攪拌 原理的攪拌頭 既可攪拌低黏度 也可攪拌黏度高的物料 其形狀如圖 1 2 所示 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 圖 1 2 攪拌低粘度和高粘度物料的慢速轉(zhuǎn)動的攪拌頭 這種攪拌頭的顯著優(yōu)點(diǎn)是 以比較慢的速度攪拌 但攪拌時(shí)間短 攪拌時(shí)未吸入空氣 不起泡 沫 無須加熱 對物料的動作比較柔和的 節(jié)省能量 一次完成 便于安裝 既可用于攪拌化學(xué) 品 也可用于攪拌食品 在新型轉(zhuǎn)子 定子攪拌技術(shù)方面進(jìn)展也很迅速 轉(zhuǎn)子 定子攪拌技術(shù)可制造亞微米級的各種乳 化劑 美國 ROSS 和 IKA 公司生產(chǎn)的這種混合機(jī) 其產(chǎn)量約比相同功率的膠體磨或均質(zhì)機(jī)大十倍 其原理是令轉(zhuǎn)子在極高速度下轉(zhuǎn)動 使轉(zhuǎn)子尖端速度極大 由于轉(zhuǎn)子和定子之間的速度差 在轉(zhuǎn) 定子間隙中產(chǎn)生極大的剪切能 可使物料在被攪拌的同時(shí) 被破碎到亞微米級 多功能化和攪拌過程的自動化是二十一世紀(jì)提高攪拌產(chǎn)品質(zhì)量 產(chǎn)量和滿足環(huán)境保護(hù)要求的 主導(dǎo)方向 目前有如下幾個(gè)發(fā)展趨勢 4 1 多軸攪拌機(jī) 它配備三套獨(dú)立傳動的攪拌裝置 一套是沿著攪拌容器周邊慢速轉(zhuǎn)動的三 翼錨式攪拌槳 使物料產(chǎn)生激烈的軸向和徑向流動 促使物料良好的混合和傳熱 第二套是定 轉(zhuǎn) 子式剪切裝置和高速分散頭 2 雙行星混合機(jī)與變速驅(qū)動裝置的組合 這一構(gòu)想使得即使在極低轉(zhuǎn)速下也可獲得極大扭 矩 而低轉(zhuǎn)速攪拌對于制造高性能的硅膠 樹脂 橡膠添加劑 牙科材料 金屬和陶瓷粉等是非 常重要的 3 行星槳葉與高速分散器的組合 采用這種組合的混合機(jī) 被處理物料的黏度可高達(dá) 120 萬厘泊 行星槳葉和分散在環(huán)繞容器轉(zhuǎn)動時(shí)各有自己的轉(zhuǎn)軸 行星槳葉將物料傳送到分散頭 高 速分散則對物料施加剪切力 4 自動卸料和互換攪拌容器 由于粘稠材料人工卸料很困難 很多廠家都采取自動卸料措 施 自動卸料系統(tǒng)大大減少了人工卸料的停機(jī)時(shí)間 不但大大提高了產(chǎn)量 減小次品 還保證了 產(chǎn)品質(zhì)量的一致性 同時(shí)操作人員與產(chǎn)品的接觸大大減少 產(chǎn)品不受污染的安全性也大大提高了 1 3 臥式混合機(jī)發(fā)展趨勢 隨著近幾年科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和相關(guān)理論的進(jìn)一步完善 完全可以相信混合機(jī)的設(shè)計(jì)和制 造將會取得更大發(fā)展 其在社會生產(chǎn)中也會發(fā)揮越來越重要的作用 并且混合機(jī)在服從裝置規(guī)模 經(jīng)濟(jì)化和品種多樣化的同時(shí) 未來的新型產(chǎn)品也會越來越滿足合理利用資源 節(jié)能降耗和對環(huán)境 保護(hù)的眾多要求 1 4 論文主要完成的工作 臥式攪拌裝置主要由兩個(gè)部分組成 主傳動部分 攪拌葉片 主傳動部分包括一個(gè)異步電機(jī) 和減速系統(tǒng) 攪拌葉片為螺帶式攪拌葉片 為的是能讓物料在攪拌過程中更高效率的混合 本論 文的主要研究內(nèi)容如下 1 總體方案設(shè)計(jì) 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 通過對國內(nèi)外混合機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀的研究 以及對食品設(shè)備設(shè)計(jì)原則的學(xué)習(xí) 在吸取寶貴經(jīng)驗(yàn)的 同時(shí)也加入了自己的一些改進(jìn)措施 制定自己的設(shè)計(jì)方案 2 臥式混合機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 有了總體的設(shè)計(jì)方案 將混合機(jī)的結(jié)構(gòu)分成主傳動系統(tǒng) 攪拌部分和機(jī)架三大部分 然后分 別對這三部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì) 3 零件安全性校核 當(dāng)完成各部分的零件設(shè)計(jì)后 還要進(jìn)行安全性校核 本論文主要對處于最復(fù)雜受力狀態(tài)下的 軸 軸承 鍵以及電機(jī)進(jìn)行了校核計(jì)算舉例 其他各個(gè)零件的校核計(jì)算并沒寫到論文中 2 臥式混合機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 2 1 臥式混合機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案 臥式混合機(jī)的攪拌容器軸線和混合機(jī)回轉(zhuǎn)軸線都處于水平位置 其結(jié)構(gòu)簡單 造價(jià)低廉 卸 料 清洗 維修方便 可與其他設(shè)備配合完成連續(xù)生產(chǎn) 但占地面積一般較大 這類機(jī)器生產(chǎn)能 力 一次調(diào)粉容量 范圍大 通常在 25 400kg 次左右 如面包 餅干 糕點(diǎn)及一些飲食行業(yè)的 面食生產(chǎn)中均得到了廣泛應(yīng)用 2 1 1 傳動方式確定 1 混合機(jī)形式選擇 本設(shè)計(jì)要求臥式混合 考慮臥式混合與目的 采用容器固定式臥式混 合機(jī) 2 傳動方案確定 因?qū)嚢杷俣纫蟛桓?市場上已有的成熟產(chǎn)品混合速度約為 60r min 過高的轉(zhuǎn)速并不會產(chǎn)生良好的攪拌效果 相反還會造成能量的浪費(fèi) 但是雖然轉(zhuǎn)速低 啟動轉(zhuǎn)矩卻很大 選用符合啟動要求的電機(jī) 電機(jī)轉(zhuǎn)速約 2840r min 因此傳動系統(tǒng)要采用較大 減速比 考慮機(jī)器尺寸和振動噪聲要求 采用帶傳動和齒輪傳動組合機(jī)構(gòu) 初步設(shè)定的傳動機(jī)構(gòu)示意圖如圖 2 1 所示 1 小帶輪 2 大帶輪 3 攪拌軸 4 大齒輪 5 小齒輪 6 電機(jī) 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖 2 1 傳動系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡圖 2 1 2基本尺寸的確定 本設(shè)計(jì)為小型混合機(jī) 根據(jù)其工作容量和操作人員的最佳操作位置 混合機(jī)的外形尺寸為 mm 其中攪拌軸軸線高度 600mm 混合容器下半部分為直徑 500mm 的半圓筒 上9058 半部分為 mm 的長方體 筒壁厚 8mm 混合機(jī)葉片邊緣與筒壁間隙 2mm 為了實(shí)現(xiàn)2 更好的攪拌效果 采用雙螺帶混合機(jī) 攪拌軸直徑 30mm 長 1000mm 大螺帶直徑 480mm 帶寬 40mm 小螺帶直徑 240mm 帶寬 30mm 還有設(shè)定進(jìn)料方式和出料方式 容器桶上部設(shè)蓋子裝填物 料 下部開口卸放物料 有了以上尺寸設(shè)定 合理布局電動機(jī)的位置 傳動裝置的布局 完成總 體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì) 繪制機(jī)構(gòu)簡圖 總體機(jī)構(gòu)簡圖如圖 2 2 所示 1 主電機(jī) 2 小帶輪 3 大帶輪 4 齒輪 5 攪拌容器 圖 2 2 總體機(jī)構(gòu)簡圖 2 2 混合機(jī)性能指標(biāo)的設(shè)定 混合機(jī)工作參數(shù)不僅反映其所能勝任的工作 更重要的是決定設(shè)計(jì)方向和一些設(shè)計(jì)參數(shù)的選 擇范圍 對于主傳動系統(tǒng) 設(shè)定正常工作轉(zhuǎn)速 60r min 啟動時(shí)加速時(shí)間 4s 穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間 5min 減 速時(shí)間 6s 停歇時(shí)間 2min 攪拌容器為半圓柱形 尺寸如圖 2 3 所示 容器固定型攪拌裝置的裝料系數(shù)一般為 0 5 0 6 本設(shè)計(jì)取 0 58 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 2 3 攪拌容器外殼尺寸 3 臥式混合機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1 驅(qū)動元件的選擇與計(jì)算 3 1 1 驅(qū)動元件選擇原則 攪拌設(shè)備的攪拌軸通常由電動機(jī)驅(qū)動 電動機(jī)選用一般依據(jù)以下幾個(gè)原則 根據(jù)攪拌設(shè)備的負(fù)載性質(zhì)和工藝條件對電動機(jī)的啟動 制動 運(yùn)轉(zhuǎn) 調(diào)速等要求 選擇電動 機(jī)類型 1 根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速變化范圍和啟動頻繁程度等要求 考慮電動機(jī)的溫升限制 過載能力 和啟動轉(zhuǎn)矩 合理選擇電動機(jī)容量 并確定冷卻通風(fēng)方式 2 根據(jù)使用場所大的環(huán)境條件 如溫度 濕度 灰塵 雨水 瓦斯和腐蝕及易燃易爆氣體等 考慮必要的防護(hù)方式和電動機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 確定電機(jī)的防爆等級和防護(hù)等級 3 根據(jù)攪拌設(shè)備的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程的性能要求 以及機(jī)械減速的 復(fù)雜程度 選擇電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 除此之外 選擇電機(jī)還必須符合節(jié)能要求 并綜合考慮運(yùn)行可靠性 供貨情況 備品備件通 用性 安裝檢修難易程度 產(chǎn)品價(jià)格 運(yùn)行和維修費(fèi)用等因素 根據(jù)上述原則 綜合考慮本設(shè)計(jì)的工作條件要求 確定電機(jī)類型為異步電機(jī) 防護(hù)方式防塵 攪拌以及防異物伸入 3 1 2 電機(jī)的選擇及電機(jī)參數(shù)的確定 1 攪拌功率的計(jì)算 在正常情況下 混合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所消耗的功率包括以下幾部分 使容器內(nèi)的粉粒體運(yùn)動消耗的功率 1 軸承 減速裝置和傳動裝置摩擦消耗的功率 2 連續(xù)驅(qū)動容器本身或攪拌槳葉等回轉(zhuǎn)消耗的功率 3 其他附屬裝置 如控制器等消耗的功率 對于容器固定型混合設(shè)備 當(dāng)這類混合設(shè)備的螺帶葉片或攪拌槳葉回轉(zhuǎn)時(shí) 對于流動良好的 粉粒體 可以通過實(shí)驗(yàn)得到軸力矩 3 87654321 fbdsZKDTSap 1 式中 K 實(shí)驗(yàn)系數(shù) 查表取 K 45 pD 粒子直徑 m 查表取 m 3105 p 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 表觀密度 kg m 3 查表取 kg m3 107 內(nèi)摩擦系數(shù) 查表取 1 19 S S Z 接觸螺帶粉粒體層的高度或長度 m 本設(shè)計(jì) Z 0 78m d 葉片外徑 m 本設(shè)計(jì) d 0 48m s 螺帶的節(jié)距 m 本設(shè)計(jì) s 0 78m b 葉片寬度 m 本設(shè)計(jì) b 0 04m f 裝料系數(shù) 本設(shè)計(jì)取值 f 0 58 參考已有實(shí)驗(yàn)測出的參數(shù)表格 選擇機(jī)型為臥式螺帶 則指數(shù) 值如下 0 1 0 1 2 1 0 3 3 0 3 0 7 1 2 1 234 5678 對于本設(shè)計(jì) 物料設(shè)定為面粉和砂糖的混合物 攪拌葉片與攪拌桶內(nèi)壁間隙為 2mm 根據(jù)查 詢的資料 估算混合物料的表觀密度 粒子直徑等參數(shù) 最后計(jì)算數(shù)值確定如下 大螺帶轉(zhuǎn)矩 mN17 2 876543211 fbdsZKDTSap 而對于小螺帶 計(jì)算時(shí)只需將葉片外徑 d 這一參數(shù)值替換為 0 24 即可 小螺帶的轉(zhuǎn)矩5 876543212 fSap 攪拌軸上總轉(zhuǎn)矩 12 T 攪拌軸功率 3 nP 2 式中各參數(shù) P 功率 W n 回轉(zhuǎn)速度 r s 本設(shè)計(jì)取值 n 1r s T 攪拌軸力矩 mN 所以攪拌軸功率 W47 852 TP 2 電動機(jī)額定功率的計(jì)算 電動機(jī)額定功率是根據(jù)它的發(fā)熱情況來選擇的 在允許范圍內(nèi) 電動機(jī)絕緣材料的壽命為 15 25 年 如果超過了容許溫度 電動機(jī)使用壽命就要縮短 而電動機(jī)的發(fā)熱情況 又與負(fù)載大 小及運(yùn)行時(shí)間長短有關(guān) 攪拌設(shè)備的電動機(jī)功率必須同時(shí)滿足混合機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)及傳動裝置和密封系統(tǒng)功率損耗的要求 此 外還需考慮在操作過程中出現(xiàn)的不利條件造成功率過大等因素 電動機(jī)額定功率可按下式確定 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 3 SNP 3 式中各參數(shù) PN 電動機(jī)功率 kW P 混合機(jī)功率 kW 由前面計(jì)算 P 0 852447kW PS 軸承裝置的摩擦損失功率 kW 傳動裝置的機(jī)械效率 軸封裝置摩擦造成的功率損失因密封系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)而異 一般來說 填料密封功率損失大 機(jī) 械密封的功率損失相對較小 但是考慮到設(shè)計(jì)的目標(biāo)功能與成本有機(jī)結(jié)合 最終采用了填料密封 作為粗略的估算 填料密封功率損失約為混合機(jī)功率的 5 10 本次計(jì)算取 5 8 軸承摩擦損失 功率為 kW04759 8 PS 傳動機(jī)構(gòu)的效率是齒輪軸承帶這些零部件的效率乘積 開放式圓柱齒輪傳動效率取 0 9 帶 傳動效率取 0 96 滾動軸承效率取 0 99 所以 82 4 軸 承帶 輪齒 輪 電機(jī)額定效率 k0 1 SNP 3 電動機(jī)的選擇 為保證系統(tǒng)滿足啟動要求和穩(wěn)定運(yùn)行要求 選擇的電機(jī)額定功率為 1 5kW 具體參數(shù)如下表 3 1 所示 表 3 1 交流異步電機(jī)的部分技術(shù)參數(shù) 名 稱 額定功率 kW 額定電流 A 額定轉(zhuǎn)速 r min 效率 NTmaxNin質(zhì)量 kg Y2 90S 2 1 65 3 4 2840 79 2 3 1 5 22 3 2 傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 電動機(jī)已經(jīng)初步選定 轉(zhuǎn)速 2840r min 攪拌軸的轉(zhuǎn)速 60r min 考慮到電機(jī)和攪拌軸的距離 以及整個(gè)攪拌機(jī)的體積 采用一級帶輪傳動 傳動比初定為 3 兩級傳動比為 4 的齒輪傳動 下 面將進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算 3 2 1 基本結(jié)構(gòu)的確定與選材 對于傳動比為 3 的帶傳動 傳動比不是很高 傳遞的功率也不是很大 使用普通 V 帶輪 材 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 料 HT200 齒輪傳動比為 4 材料 40Cr 5 3 2 2 帶輪的詳細(xì)設(shè)計(jì) 1 帶輪的詳細(xì)設(shè)計(jì) 為計(jì)算帶傳動的結(jié)構(gòu)參數(shù) 首先設(shè)定一些工作條件 本設(shè)計(jì)載荷變動微小 帶負(fù)載啟動 每 天工作小于 10 小時(shí) 1 計(jì)算帶輪的計(jì)算功率 6 3 PKAca 4 式中 計(jì)算功率 kW caP 動載荷系數(shù) 查表選取 1 1 AK P 電機(jī)額定功率 kW 所以 kW65 1 PKAca 2 選擇帶型 普通 V 帶 Z 型 節(jié)寬 bp 8 5mm 頂寬 b 10mm 高度 h 6mm 截面積 A 47mm2 3 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 因此外徑 轉(zhuǎn)速為 2840r min 驗(yàn)m71d m7ad1n 算帶的速度 max11 s 5 060vnvd 其中 的取值范圍是 25 30m s maxv 4 確定 V 帶的根數(shù) 3 LocaKPZ 5 式中 kW03 查 表kW額 定 功 率 增 量 27 查 表帶 基 本 額 定 功 率 V單 根 14長 度 系 數(shù) 查 表 90包 角 系 數(shù) 查 表oLPK 所以 57 LocaKPZ 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 5 V 帶輪設(shè)計(jì) 關(guān)于 V 帶輪的形式 當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑小于等于 2 5 倍的軸徑時(shí) 帶輪一般 采用實(shí)心式 當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑小于等于 300mm 時(shí)可以采用腹板式 當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑大于 300mm 時(shí) 可以采用輪輻式 帶輪槽型 Z 型 基準(zhǔn)寬度 基準(zhǔn)線上槽深 下槽深m5 8 db m0 2min ah 槽間距 第一槽對稱面至端面的距離 最小m0 7min fh3012 e m18 f 輪緣厚 輪槽角小帶輪 34 大帶輪 38 5 所以 帶輪寬 m642 1 feZB 小帶輪設(shè)計(jì) 小帶輪軸徑 d 34mm 采用實(shí)心式 85 dd 以下圖 3 1 和圖 3 2 所示為小帶輪的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 圖 3 1 小帶輪結(jié)構(gòu)尺寸 圖 3 2 小帶輪三維仿真 大帶輪設(shè)計(jì) 由于其基準(zhǔn)直徑已經(jīng)非常大 為了減少m3024 m2 dd 質(zhì)量 更重要的是降低轉(zhuǎn)動慣量 采用孔板式 以下圖 3 3 和圖 3 4 所示為大帶輪的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 圖 3 3 大帶輪結(jié)構(gòu)尺寸 圖 3 4 大帶輪三維仿真 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 3 2 3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通過以上計(jì)算 傳動零件計(jì)算完畢 現(xiàn)在進(jìn)行傳動系統(tǒng)中軸的計(jì)算 軸的最小直徑由下述公 式確定 m05 9 2 095303min nPAdT 軸徑最大值必然會小于 100mm 而且在某些截面上會有鍵槽 根據(jù)規(guī)定 最小軸徑要增大 5 7 即最小軸徑在 9 5 9 68mm 之間 在設(shè)計(jì)時(shí)將軸的最小直徑設(shè)計(jì)為 24mm 設(shè)計(jì)出安裝帶輪 聯(lián)軸器以及軸承所需要的軸肩和鍵槽 大帶輪所用的軸就是前面涉及過的齒輪軸 所以大齒輪所用的軸的材料為 45 號鋼 調(diào)質(zhì)處理 A0 取最大值 126 功率 P kW235 1906 905 15 轉(zhuǎn)速 所以齒輪軸的最小直徑min r7463280帶 輪 in m76 13 2 950303 PAdTmin 截面會有一個(gè)鍵槽 最小軸徑增大 7 以此為依據(jù)設(shè)24 minmind 計(jì)軸的結(jié)構(gòu) 3 303 2 095PAdT 6 考慮到小帶輪厚度大于驅(qū)動電機(jī)軸伸出的長度 小帶輪在這需要設(shè)計(jì)一根軸 材料定為 45 號 鋼 調(diào)質(zhì)處理 查表可知 A0 的取值范圍在 126 103 本設(shè)計(jì)取 112 則小帶輪軸的最小直徑 3 2 4 傳動系統(tǒng)的支架設(shè)計(jì) 通過以上計(jì)算 主傳動系統(tǒng)的主要零件設(shè)計(jì)完畢 合理布局各傳動件的位置 然后設(shè)計(jì)減速 系統(tǒng)的支架 設(shè)計(jì)時(shí)除了要考慮安裝方便與否外還要考慮鑄造加工的難易程度 最終經(jīng)過仔細(xì)的 設(shè)計(jì)之后 再利用 SOLIDWORKS 進(jìn)行了整個(gè)傳動系統(tǒng)的組裝 這樣可以更直觀地表達(dá)出設(shè)計(jì)理念 并且也更容易看出其中的問題來 圖 3 5 為傳動系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)外觀圖 圖 3 5 傳動系統(tǒng)三維結(jié)構(gòu) 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 3 3 攪拌部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 攪拌部分包括攪拌槳 攪拌容器以及附屬的止動扳手 聯(lián)軸器等零件 攪拌槳是機(jī)械攪拌設(shè) 備的關(guān)鍵部件 攪拌操作涉及流體的流動 傳質(zhì)和傳熱 所進(jìn)行的物理和化學(xué)過程對攪拌效果的 要求也不同 7 攪拌容器是物料攪拌操作的場所 設(shè)計(jì)時(shí)要求體積符合工作需要 但是質(zhì)量不能 太大 否則會造成不必要的材料浪費(fèi)和功率損失 止動扳手是用來限制攪拌容器運(yùn)動的機(jī)構(gòu) 聯(lián) 軸器是用來連接攪拌槳和傳動系統(tǒng)輸出軸的 以下為設(shè)計(jì)過程 3 3 1 攪拌槳機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 至今對混合機(jī)的研究還不夠 因而混合機(jī)的設(shè)計(jì)工作均帶有一定的經(jīng)驗(yàn)性 從已有的產(chǎn)品選 用或適當(dāng)改進(jìn) 混合機(jī)的選用設(shè)計(jì)應(yīng)從以下幾方面考慮 有類似應(yīng)用 而且攪拌效果較滿意的可以選用相同混合機(jī) 生產(chǎn)過程對攪拌有嚴(yán)格要求又無類似混合機(jī)型式可以參考時(shí) 則應(yīng)對工藝 設(shè)備 攪拌要 求 經(jīng)濟(jì)性等作全面評價(jià) 找出操作的主要控制因素 選擇合適的混合機(jī)型式 生產(chǎn)規(guī)模較大或新開發(fā)的攪拌設(shè)備 需進(jìn)行一定的試驗(yàn)研究 尋求最佳的混合機(jī)型式 尺 寸及操作條件 并經(jīng)中試后才能應(yīng)用于工業(yè)裝置中 8 為了獲得較好的混合效果 本設(shè)計(jì)采用了雙螺帶混合機(jī) 因?yàn)榇朔N混合機(jī)有較好的循環(huán)性能 使得整個(gè)容器內(nèi)的混合效果比較好 9 攪拌的大槳葉半徑 240mm 攪拌的小槳葉半徑 120mm 槳葉傾角 27 36 螺距 240mm 10 結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖 3 6 所示 圖 3 6 雙螺旋攪拌結(jié)構(gòu) 中間的軸鑄造 軸上的支撐架焊接上去 帶由不銹鋼板彎曲后焊接到支架上 焊接后對接縫 處進(jìn)行處理 使表面盡可能的光滑 11 3 3 2 攪拌容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 攪拌容器作用是為物料攪拌提供合適的空間 攪拌容器的幾何尺寸主要指容器的容積 V 筒 體的高度 H 內(nèi)徑 D 以及壁厚 等 前面在設(shè)定工作參數(shù)時(shí)已經(jīng)初步確定了容器的容積 在這 里以前面的設(shè)定為基礎(chǔ)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì) 由于攪拌葉片運(yùn)轉(zhuǎn)起來是一個(gè)圓柱形的工作空間 而且 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 為了達(dá)到較好的攪拌效果 槳片與容器壁之間的距離又不能太大 一般是在 2 5mm 之間 本設(shè)計(jì) 屬于中小型機(jī)械 取用 2mm 的間隙 容器底部大致為一個(gè)半圓柱形狀 為了裝料方便 容器上面 采用揭蓋式結(jié)構(gòu) 為了出料方便省力 在容器底部設(shè)置出料口 為了減輕容器的重量同時(shí)還要保 證必要的強(qiáng)度 取用 10mm 的壁厚 12 容器采用鑄造的制造方式 最后表面鍍上防腐金屬材料 13 3 3 3 聯(lián)軸器的選用 本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)需要使用兩個(gè)聯(lián)軸器 第一個(gè)是主傳動系統(tǒng)中電機(jī)與小帶輪之間 因?yàn)樾л唽?電機(jī)軸伸出部分而言較長 所以小帶輪的軸和電機(jī)兩個(gè)軸與軸需要連接聯(lián)軸器 這里沒有什么特 殊結(jié)構(gòu)上的要求 使用普通聯(lián)軸器即可 第二個(gè)聯(lián)軸器用在攪拌軸和主傳動系統(tǒng)之間 此處為了 主傳動系統(tǒng)的拆裝方便以及系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)零件的靈活拆裝 攪拌軸和主傳動系統(tǒng)之間有較大的距離 這么長的距離如果使用一根軸就要求加工和安裝精度很高 否則軸上就會產(chǎn)生很大的附加約束力 因此在此處將軸斷開 用一個(gè)彈性聯(lián)軸器聯(lián)結(jié) 這樣對兩個(gè)軸的同軸度要求降低了 并且還有吸 震作用 降低了傳動系統(tǒng)中齒輪受到的沖擊力 14 3 3 4 止動扳手的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的攪拌容器是可以擺動的 但是在攪拌運(yùn)動進(jìn)行時(shí)是不需要也不允許攪拌容器擺動的 因此需要設(shè)計(jì)一處止動裝置 使得混合機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 攪拌容器被固定 當(dāng)攪拌運(yùn)動結(jié)束后 打開 裝置 容器能夠恢復(fù)運(yùn)動 對于自動化程度沒有要求的設(shè)計(jì)產(chǎn)品 此功能可以簡單的由一個(gè)扳手實(shí)現(xiàn) 此結(jié)構(gòu)圖如下圖 3 7 所示 1 攪拌桶 2 支架 3 扳手支座 4 彈簧 5 插銷 6 扳手 圖 3 7 止動扳手結(jié)構(gòu) 圖中狀態(tài)攪拌容器沒有被卡住 可以擺動 當(dāng)扳手向右或左扳動時(shí) 扳手的轉(zhuǎn)軸與彈簧安裝 底座的距離就會拉小 銷在彈簧力的作用下就會向左移動 深入到容器壁的孔中去 攪拌箱體被 卡住 當(dāng)扳手復(fù)位后 銷又伸出來 攪拌容器的運(yùn)動又恢復(fù)正常 1 2 3 4 5 6 3 4 5 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 4 安全性計(jì)算與校核 4 1 軸承的校核 本設(shè)計(jì)中多處采用滾動軸承 且有些地方的軸承轉(zhuǎn)速很高 有些地方徑向力很大 為了保證 混合機(jī)能在規(guī)定的工作壽命內(nèi)正常工作 不能盲目進(jìn)行安裝使用 否則可能會出現(xiàn)一些意想不到 的事故和現(xiàn)象 因此 必須對軸承進(jìn)行一系列的校核和驗(yàn)算 具體驗(yàn)算內(nèi)容如下 對于小帶輪軸處的深溝球軸承 軸承軸向載荷 徑向載荷0 aFN27527 r 當(dāng)量動載荷 340 1rpFfP 選擇載荷系數(shù) 定為無沖擊或輕載荷 1 0 1 2 設(shè)軸承工作壽命與機(jī)器的設(shè)定壽命相同 h8630 hL 軸承應(yīng)有的基本額定動載荷 kN70 4136 hLnPc 而本設(shè)計(jì)選用的軸承61907 其基本額定動載荷 符合要求 2 rC 對于其他的軸承也采用類似的方法校核 均可以正常工作 4 2 軸的校核 本設(shè)計(jì)的軸要么承受明顯的轉(zhuǎn)矩 要么承受明顯的徑向力 受力情況比較簡單 當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)軸 時(shí)雖然考慮到了在載荷影響下的最小軸徑 但是有些軸承受很大的轉(zhuǎn)矩 上面附加的各種傳動零 件在運(yùn)動中也會產(chǎn)生更大的載荷影響 因此需要對軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核 由前面的計(jì)算已經(jīng)知道 攪拌半徑 所以作用在攪拌葉片上mN74 135 Tm24 0 R 的力可以粗略計(jì)算為 N65 TF 此力為 Fa 和 Ft 的合力 螺旋帶傾角 30 所以 N4 128930cosin1 tNHNHatFF 攪拌軸重量粗略估計(jì)為 那么G8001GNVV 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 mN806 472mN95 617mN4 52112 VHVatHMRFMl 所以 攪拌軸是安全的 總 結(jié) 本課題結(jié)合目前國內(nèi)外臥式混合機(jī)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向 具體闡述了一種用于食品加工產(chǎn) 業(yè)的臥式混合機(jī)的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程 本文主要完成的工作如下 1 臥式混合機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案的確定 分析了臥式混合機(jī)的特點(diǎn) 確定了設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu) 并根據(jù)工作參數(shù)確定一些必要的設(shè)計(jì)基本尺寸 2 驅(qū)動元件的選擇 通過計(jì)算選出滿足混合機(jī)使用要求的交流異步電動機(jī) 并詳細(xì)列出其 技術(shù)參數(shù) 3 主傳動系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì) 對混合機(jī)主運(yùn)動進(jìn)行分析計(jì)算 設(shè)計(jì)主傳動系統(tǒng)的各個(gè)零件 并利用 SOLIDWORKS 進(jìn)行三維建模 4 混合機(jī)其他重要零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì) 如機(jī)架和外殼等 確定零件結(jié)構(gòu) 繪制零件圖和裝 配圖 并利用 SOLIDWORKS 進(jìn)行三維建模 5 零件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算與校核 對各個(gè)已設(shè)計(jì)零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算 確保滿足使用 要求 使混合機(jī)具有足夠的可靠性 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 致 謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠完成 首先感謝母校 塔里木大學(xué)的辛勤栽培 感謝學(xué)校給我一個(gè)難得的 學(xué)校環(huán)境和機(jī)會 這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 讓我學(xué)到了新的知識 讓我開闊眼界 對農(nóng)業(yè)機(jī)械行業(yè)有了一個(gè)全新的認(rèn)識 明白了學(xué)習(xí)的可貴和艱辛 在此 我深深的感謝蘭海鵬導(dǎo)師給我的幫助 在他的建議下 我確定 設(shè)計(jì)的整體方案 蘭老師督促我的畢業(yè)設(shè)計(jì) 給我耐心的指導(dǎo)和幫助 讓我能夠跟上設(shè)計(jì)進(jìn)度 同時(shí)也感謝這幾年給予我?guī)椭睦蠋?是他們辛勤的教導(dǎo) 我才有了設(shè)計(jì)知識的基礎(chǔ)和理論 是 他們的培育 我才有今天的成就 這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 我深深感到理論知識的重要性 在多次對設(shè)計(jì)的方案和數(shù)據(jù)的修改中 明白 理論和實(shí)際相結(jié)合的重要 做設(shè)計(jì)的過程中 我向老師和同學(xué)請教 把自己不明白的地方弄明白 同學(xué)向我提問的時(shí)候我也耐心解答 大家形成一個(gè)很好的互相學(xué)習(xí)氛圍 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì) 讓我 感到平時(shí)對農(nóng)業(yè)機(jī)械了解的程度不夠 對農(nóng)業(yè)機(jī)械知識的欠缺 在老師和同學(xué)的講解下 我對農(nóng) 業(yè)機(jī)械有一個(gè)全面的了解 在設(shè)計(jì)過程中 遇到種種困難 沒有老師和同學(xué)的幫助 我絕對不可 能完成 他們的幫助我會銘記在心 最后 真誠的感謝學(xué)校給我學(xué)習(xí)的機(jī)會 感謝各位老師的幫助 學(xué)校和老師給予的知識讓我 受用一生 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 參考文獻(xiàn) 1 陳志平 章序文 林興華 攪拌與混合設(shè)備設(shè)計(jì)選用手冊 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 工業(yè)裝備 與信息工程出版社 2004 383 2 許學(xué)勤 王海鷗 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 M 北京 中國輕工業(yè)出版社 2008 164 181 3 韓丹 李龍 程云山 徐峰 現(xiàn)代攪拌技術(shù)的研究進(jìn)展 J OOD MACHEINEY 2004 20 4A 31 34 4 陳登豐 混合機(jī)和攪拌容器的發(fā)展 J 壓力容器 2008 25 2A 33 46 5 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 常用工程材料 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 26 78 6 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 第 3 卷 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 98 118 7 孔凡國 鄒慧君 工業(yè)用和面機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法 J 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究 1995 4 25 27 8 趙悟 攪拌裝置參數(shù)優(yōu)化的研究 D 長安 長安大學(xué) 2005 17 29 9 趙利軍 攪拌低效區(qū)及其消除方法的研究 D 長安 長安大學(xué) 2005 13 47 10 顧維憶 臥式螺旋攪拌葉片的螺旋角參數(shù)探討 J 漁業(yè)機(jī)械儀器 1988 6 5 9 47 11 Smith J J Farrar R A Influence of Microsructure and Composition on Mechanical Properties of AISI 300Series Weld Metals A Intemational Materials Reviews 1993 38 1 25 51 12 馬瑞 和面機(jī)強(qiáng)度計(jì)算的商榷 J 包裝與食品機(jī)械 1987 Z1 22 24 13 Kallqvist J Micranalysis of a Stabilized Austenitic Stainless Steel after long term ageing J Mater Sci Eng 1999 A270 27 32 14 單國邦 和面機(jī)噪聲及其控制對策 J 鶴城環(huán)境 1992 16 3 18 19 收稿日期 2016 06 06 作者簡介 趙珠 1993 女 漢族 學(xué)生 本科 研究方向?yàn)榕P式雙螺旋混合機(jī) E mail 1498270068 Tel 18911724251 臥 式 雙 螺 旋 混 合 機(jī) 的 設(shè) 計(jì) 趙 珠 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 阿拉爾 843300 摘要 攪拌設(shè)備使用歷史悠久 大量應(yīng)用于化工 石化 輕工 醫(yī)藥 食品 采礦 冶金等行業(yè)中 攪 拌設(shè)備可以從各種不同角度進(jìn)行分類 如按照攪拌裝置的安裝形式簡單的可分為立式和臥式 其中臥式是 指攪拌容器軸線與混合機(jī)回轉(zhuǎn)軸線都處于水平位置 臥式混合機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 基本尺寸進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì) 并利用 SOLIDWORKS 對混合機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模 以便更直觀地展現(xiàn)設(shè)計(jì)思想和進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析 并對設(shè)計(jì) 零件進(jìn)行了分析校核 保證混合機(jī)的可靠運(yùn)行 關(guān)鍵詞 臥式 混合機(jī) 混合 食品工業(yè) 中圖分類號 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0 引言 理論上把任何狀態(tài) 固態(tài) 液態(tài) 氣態(tài) 和半液態(tài) 下物料均勻摻和在一起的操作稱 為混合 但習(xí)慣上常把固態(tài)物料之間摻和或 者固態(tài)物料加濕的操作稱為混合 而把固態(tài) 液態(tài)或氣態(tài)物料與液態(tài)物料混合的操作稱為 攪拌 1 攪拌與混合操作是應(yīng)用最廣的過程操作 之一 大量應(yīng)用于化工 石化 輕工 醫(yī)藥 食品 采礦 造紙 農(nóng)藥 涂料 冶金 廢 水處理等行業(yè)中 近年來 攪拌與混合技術(shù) 發(fā)展很快 攪拌與混合設(shè)備向著大型化 標(biāo) 準(zhǔn)化 高效節(jié)能化 機(jī)電一體化 智能化和 特殊化方向發(fā)展 在這種形式下 技術(shù)人員 如何借鑒已有經(jīng)驗(yàn) 掌握新的變化情況 正 確設(shè)計(jì)與選用不同工藝條件下操作的攪拌與 混合設(shè)備 使其滿足安全 可靠 高效和節(jié) 能的要求 就變得十分重要了 攪拌混合設(shè)備是各種工業(yè)反應(yīng)不可或缺 的重要機(jī)械 然而 由于攪拌目的多樣性和 混合反應(yīng)的復(fù)雜性 當(dāng)前 攪拌混合技術(shù)還 存在著一些問題 例如攪拌效率低 功耗大 鑄造成本高 在自動化選型和設(shè)計(jì)問題上 長期以來一直依靠專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知識人工完 成 智能化水平不高 設(shè)計(jì)周期較長 資金 和人力物力消耗巨大等 因此研制新型攪拌 裝置和采用先進(jìn)流場測量技術(shù)一直是攪拌過 程所研究的主要課題 在食品工業(yè)中 混合是指兩種或兩種以 上不同物料互相混合 成分濃度達(dá)到一定程 度均勻性的單元操作 2 混合機(jī)應(yīng)用于谷物 混合 粉料混合 面粉中加輔料與添加劑 干制食品中加添加劑與調(diào)味粉及速溶飲品的 制造等操作中 目的是使兩種或兩種以上的 粉料顆粒通過流動作用 成為組分濃度均勻 的混合物 近年來 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)理 論的完善進(jìn)一步成熟 混合機(jī)的設(shè)計(jì)和制造 獲得了飛速發(fā)展 但是 它也面臨著必需滿 足合理利用資源 節(jié)能降耗和對環(huán)境保護(hù)要 求的嚴(yán)峻挑戰(zhàn) 混合機(jī)在服從裝置規(guī)模經(jīng)濟(jì) 化和品種多樣化的同時(shí) 正日趨大型化 基 于節(jié)能要求 開發(fā)出變頻調(diào)速電機(jī) 小剪切 阻力槳葉 以新型密封代替機(jī)械密封和填料 密封 以磁力驅(qū)動代替機(jī)械驅(qū)動 基于降低 產(chǎn)品總體成本 減少維修保養(yǎng)成本和提高設(shè) 備品均維修間隔時(shí)間的要求 大大提高設(shè)備 運(yùn)行壽命 基于滿足衛(wèi)生和降低清洗和殺菌 成本的要求 實(shí)現(xiàn) CIP 就地清洗 和 SIP 就地殺菌 提高自動化水平 避免人 與產(chǎn)品接觸 減少人工操作和待機(jī)時(shí)間 大 大提高產(chǎn)品衛(wèi)生水平 這些都是現(xiàn)代新型攪 拌裝置的研究方向 其中有許多方面已經(jīng)取 得豐碩成果 有些方面還在進(jìn)一步研究當(dāng)中 3 傳統(tǒng)的混合機(jī)密封裝置基本有四種 填 料密封 機(jī)械密封 液壓密封和唇狀密封 前兩種密封同泵的密封類似 液壓密封最簡 單 在混合機(jī)中用得最少 唇狀密封只適用 于低壓 防塵 防蒸汽的密封 這種密封 結(jié)構(gòu)也很少采用 最常用的密封是前兩種 其中機(jī)械密封成本較高 但泄漏率低 維修 頻度是填料密封的二分之一到四分之一 磁力驅(qū)動混合機(jī)的特點(diǎn)是以靜密封結(jié)構(gòu) 取代動密封 混合機(jī)與電極傳動之間采用磁 力偶合器聯(lián)結(jié) 不存在接觸傳遞力矩 能徹 底解決機(jī)械密封與填料密封的泄漏問題 在 國內(nèi)威海自控反應(yīng)釜公司 開原化工機(jī)械磁 力反應(yīng)釜廠 溫州中偉的磁密封設(shè)備廠等均 生產(chǎn)磁力混合機(jī) 國外的瑞典 NA 型磁力攪拌 反應(yīng)釜 混合機(jī)安裝在反應(yīng)釜底部 混合機(jī) 與釜底齊平 易于拆卸 可靠 耐用和便于 維修 磁力混合機(jī)的缺點(diǎn)是對于一些粘稠液 體或有大量固體參加或生成的反應(yīng)尚不能順 利使用 此時(shí)必須使用機(jī)械混合機(jī)作為驅(qū)動 能源 1 臥式混合機(jī)的總體設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu) 1 1 臥式混合機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案 臥式混合機(jī)的攪拌容器軸線與混合機(jī)回 轉(zhuǎn)軸線都處于水平位置 其結(jié)構(gòu)簡單 造價(jià) 低廉 卸料 清洗 維修方便 可與其他設(shè) 備配合完成連續(xù)生產(chǎn) 但占地面積一般較大 這類機(jī)器生產(chǎn)能力 一次調(diào)粉容量 范圍大 通常在 25 400kg 次左右 它是國內(nèi)大量生 產(chǎn)各種面食制品的各食品廠應(yīng)用最廣泛的一 種加工設(shè)備 所以在食品加工中 如面包 餅干 糕點(diǎn)及一些飲食行業(yè)的面食生產(chǎn)中均 得到了廣泛應(yīng)用 1 2 傳動方式確定 1 攪拌機(jī)形式選擇 本設(shè)計(jì)要求臥式 攪拌 考慮攪拌形式與目的 采用容器固定 式臥式攪拌機(jī) 2 傳動方案確定 因?qū)嚢杷俣纫?不高 市場上已有的成熟產(chǎn)品攪拌速度約為 30 60r min 過高的轉(zhuǎn)速并不會產(chǎn)生良好的 攪拌效果 相反還會造成能量的浪費(fèi) 但是 雖然轉(zhuǎn)速低 啟動轉(zhuǎn)矩卻很大 選用符合啟 動要求的電機(jī) 電機(jī)轉(zhuǎn)速約 2000r min 因 此傳動系統(tǒng)要采用較大減速比 考慮機(jī)器尺 寸和振動噪聲要求 采用帶傳動和齒輪傳動 組合機(jī)構(gòu) 初步設(shè)定的減速機(jī)構(gòu)示意圖如圖 1 1 所示 1 小帶輪 2 大帶輪 3 攪拌軸 4 大齒輪 5 小齒輪 6 電機(jī) 圖 1 1 傳動系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡圖 1 3 基本尺寸的確定 本設(shè)計(jì)為小型攪拌機(jī) 根據(jù)其工作容量 和操作人員的最佳操作位置 攪拌機(jī)的外形 尺寸為 mm 其中攪拌軸軸線9058 高度 600mm 攪拌容器下半部分為直徑 500mm 的半圓筒 上半部分為 mm2058 的長方體 筒壁厚 8mm 混合機(jī)葉片邊緣與 筒壁間隙 2mm 為了實(shí)現(xiàn)更好的攪拌效果 采用雙螺帶式混合機(jī) 攪拌軸直徑 30mm 長 1000mm 大螺帶直徑 480mm 帶寬 40mm 小 螺帶直徑 240mm 帶寬 30mm 還有設(shè)定進(jìn)料 方式和出料方式 容器桶上部設(shè)蓋子裝填物 料 下部開口卸放物料 有了以上尺寸設(shè)定 合理布局電動機(jī)的位置 傳動裝置的布局 完成總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì) 繪制機(jī)構(gòu)簡圖 總體機(jī)構(gòu)簡圖如圖 1 2 所示 1 主電機(jī) 2 小帶輪 3 大帶輪 4 齒輪 5 攪拌容器 圖 1 2 總體機(jī)構(gòu)簡圖 1 4 本章小結(jié) 本章通過分析研究食品工業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)制 造要求 確定了用于面粉攪拌的臥式混合機(jī) 基本結(jié)構(gòu)方案和基本結(jié)構(gòu)尺寸 并對臥式混 合機(jī)的部分工作參數(shù)進(jìn)行了設(shè)定 為下一步 的詳細(xì)計(jì)算做好了準(zhǔn)備 2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì) 2 1 攪拌機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 至今對混合機(jī)的研究還不夠 因而混合 機(jī)的設(shè)計(jì)工作均帶有一定的經(jīng)驗(yàn)性 從已有 的產(chǎn)品選用或適當(dāng)改進(jìn) 混合機(jī)的選用設(shè)計(jì) 應(yīng)從以下幾方面考慮 有類似應(yīng)用 而且攪拌效果較滿意的 可以選用相同混合機(jī) 生產(chǎn)過程對攪拌有嚴(yán)格要求又無類似 混合機(jī)型式可以參考時(shí) 則應(yīng)對工藝 設(shè)備 攪拌要求 經(jīng)濟(jì)性等作全面評價(jià) 找出操作 的主要控制因素 選擇合適的混合機(jī)型式 生產(chǎn)規(guī)模較大或新開發(fā)的攪拌設(shè)備 需進(jìn)行一定的試驗(yàn)研究 尋求最佳的混合機(jī) 型式 尺寸及操作條件 并經(jīng)中試后才能應(yīng) 用于工業(yè)裝置中 8 為了獲得較好的混合效果 本設(shè)計(jì)采用 了雙螺帶式混合機(jī) 因?yàn)榇朔N混合機(jī)有較好 的循環(huán)性能 使得整個(gè)容器內(nèi)的混合效果比 較好 9 攪拌槳的大螺帶槳葉半徑 240mm 小螺 帶槳葉半徑 120mm 槳葉傾角 27 36 螺距 240mm 4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖 1 3 所示 圖 1 3 雙螺帶式攪拌槳結(jié)構(gòu) 中間的軸鑄造 軸上的支撐架焊接上去 螺帶為不銹鋼板彎曲后焊接到支架上 焊接 后對接縫處進(jìn)行處理 使表面盡可能光滑 5 2 2 攪拌容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 攪拌容器作用是為物料攪拌提供合適的 空間 攪拌容器的幾何尺寸主要指容器的容 積 V 筒體的高度 H 內(nèi)徑 D 以及壁厚 等 前面在設(shè)定工作參數(shù)時(shí)已經(jīng)初步確定了容器 的容積 在這里以前面的設(shè)定為基礎(chǔ)進(jìn)行詳 細(xì)的設(shè)計(jì) 由于攪拌槳運(yùn)轉(zhuǎn)起來是一個(gè)圓柱 形的工作空間 而且為了達(dá)到較好的攪拌效 果 槳片與容器壁之間的距離又不能太大 一般是在 2 5mm 之間 本設(shè)計(jì)屬于中小型機(jī) 械 取用 2mm 的間隙 容器底部因此大致為 一個(gè)半圓柱形狀 為了裝料方便 容器上面 采用揭蓋式結(jié)構(gòu) 為了出料方便省力 在容 器底部設(shè)置出料口 為了減輕容器的重量同 時(shí)還要保證必要的強(qiáng)度 取用 10mm 的壁厚 6 容器采用鑄造的制造方式 最后表面鍍上防 腐金屬材料 7 3 結(jié)論 本課題結(jié)合目前國內(nèi)外臥式混合機(jī) 的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向 具體闡述了一種用 于食品加工產(chǎn)業(yè)的臥式混合機(jī)的設(shè)計(jì)和開發(fā) 過程 本文主要完成的工作如下 1 臥式混合機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案的確定 分 析了臥式混合機(jī)的特點(diǎn) 確定了設(shè)計(jì)的基本 結(jié)構(gòu) 并根據(jù)工作參數(shù)確定一些必要的設(shè)計(jì) 基本尺寸 2 驅(qū)動元件的選擇 通過計(jì)算選出滿足 混合機(jī)使用要求的交流異步電動機(jī) 并詳細(xì) 列出其技術(shù)參數(shù) 3 主傳動系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì) 對混合機(jī)主 運(yùn)動進(jìn)行分析計(jì)算 設(shè)計(jì)主傳動系統(tǒng)的各個(gè) 零件 并利用 SOLIDWORKS 進(jìn)行三維建模 4 混合機(jī)其他重要零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì) 如機(jī)架和外殼等 確定零件結(jié)構(gòu) 繪制零件 圖和裝配圖 并利用 SOLIDWORKS 進(jìn)行三維建 模 5 零件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算與校核 對各 個(gè)已設(shè)計(jì)零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算 確保滿 足使用要求 使混合機(jī)具有足夠的可靠性 參考文獻(xiàn) 1 陳志平 章序文 林興華 攪拌與混合設(shè)備設(shè) 計(jì)選用手冊 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 工 業(yè)裝備與信息工程出版社 2004 383 2 許學(xué)勤 王海鷗 食品工廠機(jī)械與設(shè)備 M 北京 中國輕工業(yè)出版社 2008 164 181 3 韓丹 李龍 程云山 徐峰 現(xiàn)代攪拌技術(shù)的 研究進(jìn)展 J OOD MACHEINEY 2004 20 4A 31 34 4 陳登豐 混合機(jī)和攪拌容器的發(fā)展 J 壓力 容器 2008 25 2A 33 46 5 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 常用工程材料 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 26 78 6 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 第 3 卷 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 98 118 7 孔凡國 鄒慧君 工業(yè)用和面機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論 與方法 J 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究 1995 4 25 27 8 趙悟 攪拌裝置參數(shù)優(yōu)化的研究 D 長 安 長安大學(xué) 2005 17 29 9 趙利軍 攪拌低效區(qū)及其消除方法的研究 D 長安 長安大學(xué) 2005 13 47